摘 要 耕地是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基石，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可或缺的載體和基礎(chǔ)。當(dāng)前我國部分地區(qū)耕地鎘污染問題突出，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了隱患?；诖?，選取輕中度鎘污染耕地，針對小麥、玉米種植區(qū)，依據(jù)《輕中度污染耕地安全利用與治理修復(fù)推薦技術(shù)名錄（2019年版）》，對各項技術(shù)措施的適用性、成本及對環(huán)境的影響等進行了分析，篩選出優(yōu)化施肥、葉面調(diào)控、深翻耕、土壤調(diào)理等技術(shù)措施，并集成優(yōu)化深翻耕+優(yōu)化施肥+葉面調(diào)控、葉面調(diào)控、土壤調(diào)理+優(yōu)化施肥+葉面調(diào)控等3種技術(shù)模式。通過對實施措施后小麥、玉米等籽粒中重金屬含量的檢測分析，表明3種技術(shù)模式的實施實現(xiàn)了小麥、玉米的達標(biāo)生產(chǎn)，為輕中度鎘污染耕地安全利用提供了借鑒。

關(guān)鍵詞 輕中度鎘污染；耕地；安全利用實施成效

中圖分類號：X53 文獻標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.03.016

我國土壤類型多，性質(zhì)差別較大，整體上呈現(xiàn)“南酸北堿”的實際情況，且不同區(qū)域土壤受重金屬鎘污染的程度不同，其中安全利用類農(nóng)田土壤中受輕度和中度鎘污染的農(nóng)田面積較大[1]。當(dāng)前我國部分地區(qū)耕地重金屬鎘污染問題突出，繼“鎘米”之后，“鎘麥”事件已成為環(huán)境、健康等領(lǐng)域關(guān)注的焦點。近年來，隨著采礦、冶煉金屬行業(yè)的發(fā)展，工業(yè)“三廢”排放增多，以及農(nóng)藥和農(nóng)用化學(xué)品施用的增加，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品鎘含量超標(biāo)現(xiàn)象常有發(fā)生，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了隱患。鎘是一種具有較強生物毒性和環(huán)境遷移能力的重金屬污染物，可通過污染土壤-農(nóng)作物-食物鏈遷移和積累，最終危害人體和生態(tài)健康。因此實施輕中度鎘污染耕地安全利用技術(shù)，對改善土壤鎘污染、全面提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、保障食品安全具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1" 研究對象

本次選取的輕中度鎘污染耕地，種植農(nóng)作物主要是小麥、玉米，耕作制度以小麥-玉米輪作為主，部分耕地單獨種植玉米等秋季作物，土壤類型為石灰性褐土。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬普查和農(nóng)用地土壤污染狀況詳查成果，該耕地地塊pH值大于6.5，主要污染物為鎘、鉛，以單項污染為主，有一定量的復(fù)合污染。

2" 安全利用技術(shù)概述

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳印發(fā)的《輕中度污染耕地安全利用與治理修復(fù)推薦技術(shù)名錄（2019年版）》[2]中推薦的技術(shù)措施主要有農(nóng)藝調(diào)控類、土壤改良類、生物類和綜合類。其中，農(nóng)藝調(diào)控類技術(shù)主要包括石灰調(diào)節(jié)、優(yōu)化施肥、品種調(diào)整、水分調(diào)控、葉面調(diào)控、深翻耕等，土壤改良類技術(shù)主要包括原位鈍化、定向調(diào)控等，生物類技術(shù)主要包括微生物修復(fù)、植物提取等。

2.1" 石灰調(diào)節(jié)

石灰為常用堿性物料，在酸性土壤（土壤pH值一般在6.5以下）中適量施用石灰，可以提高土壤pH值，促使土壤中重金屬陽離子發(fā)生共沉淀作用，降低土壤中重金屬陽離子的活性[2]，減少重金屬進入農(nóng)產(chǎn)品，有效降低超標(biāo)風(fēng)險，還可為作物提供鈣素營養(yǎng)。

楊夢麗等田間試驗表明，在鎘輕度污染小麥農(nóng)田上（土壤pH值為5.88）石灰、石灰+生物炭、石灰+生物有機肥、石灰+多孔陶瓷納米材料等對鎘污染土壤的修復(fù)，75 kg/667 m2的石灰用量降低了小麥籽粒Cd含量，且并未造成小麥的減產(chǎn)[3]。張麗等研究表明，土壤pH值隨著生物炭用量的增加呈上升趨勢[4]。石灰調(diào)理適用于pH值小于6.5的酸性土壤，不適用于砷超標(biāo)風(fēng)險的農(nóng)田。采用石灰調(diào)理應(yīng)先開展兩年以上的小區(qū)域大田實驗，確定不造成二次污染和土壤質(zhì)量損傷后方可應(yīng)用。

2.2" 優(yōu)化施肥

施肥是滿足作物生長所需養(yǎng)分的重要途徑，同時可以對重金屬活性產(chǎn)生較大影響[2]。優(yōu)化施肥是提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的重要手段，根據(jù)土壤環(huán)境狀況與作物特征，結(jié)合當(dāng)?shù)馗髦贫?、氣候、土壤、水利等情況，優(yōu)化有機肥、化肥的種類與施用量，選擇適宜的氮、磷、鉀肥料種類，避免化學(xué)肥料活化重金屬污染物。

劉安輝等研究表明，施用不同氮肥可對土壤pH值和土壤有效態(tài)鎘含量產(chǎn)生影響，比如硝酸鈣能提高土壤pH值，使土壤中有效態(tài)鎘含量增加；包膜尿素對土壤pH值影響不大，但能明顯降低土壤有效態(tài)鎘含量[5]。肥料施用應(yīng)把握適度原則，使施肥量既能滿足作物生長所需養(yǎng)分，也能促進土壤鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而達到修復(fù)污染土壤的作用，防止過量施肥引起土壤鹽化、土壤酸化、養(yǎng)分不平衡等問題及可能的二次污染。

2.3" 品種調(diào)整

不同作物種類或同一種類作物的不同品種對鎘的積累有較大差異，選用低鎘積累的作物品種，可有效降低作物可食部位中鎘含量，減少作物鎘污染風(fēng)險。實踐中已篩選出多種低鎘積累作物品種，如水稻、小麥等。低積累品種的選擇要充分考慮當(dāng)?shù)貐^(qū)域性特點，在相同產(chǎn)地環(huán)境和種植條件下，選用對鎘富集能力較弱，同時與當(dāng)?shù)刂髟云贩N相比，產(chǎn)量、品種和抗性等方面仍具備一定的優(yōu)勢的作物品種進行種植，既實現(xiàn)作物鎘低積累，又能保證產(chǎn)量和質(zhì)量。該措施的實施，要充分考慮作物品種的適宜性。

2.4" 水分調(diào)控

酸性土壤在淹水條件下，土壤環(huán)境呈還原狀態(tài)，土壤pH值顯著升高，鎘容易形成硫化物沉淀，活性隨之降低，從而減少作物對鎘的吸收。淹水灌溉期間，要加強水質(zhì)監(jiān)測，確保灌溉水中重金屬含量達到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5" 葉面調(diào)控

施用葉面調(diào)理劑不僅能夠促進作物生長，還能夠通過離子拮抗作用降低作物對土壤中重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運，從而降低作物對重金屬的富集作用。

韓瀟瀟等研究表明，葉面噴施鋅、硅等元素，能夠顯著降低水稻籽粒中的鎘含量[6-7]。趙瑞軍等研究表明，噴施含鋅、硒、硅等元素的葉面調(diào)理劑能夠降低小麥籽粒中鎘的含量[8]。一方面鋅、硅是小麥必需的營養(yǎng)元素，噴施這些營養(yǎng)元素可提高小麥抗逆性，抑制小麥根系向籽粒轉(zhuǎn)運鎘，降低籽粒鎘含量；另一方面這些營養(yǎng)元素與鎘發(fā)生競爭吸收和轉(zhuǎn)運作用，進而抑制小麥對鎘的累積。根據(jù)作物的生長發(fā)育及營養(yǎng)狀況，選擇適宜的葉面調(diào)理劑，濃度和用量要適當(dāng)。配制溶液要均勻，噴灑霧點要勻細(xì)，噴施次數(shù)要根據(jù)需要決定。合理掌握葉面調(diào)理劑的噴施時期和時間，一般在小麥拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期噴施，盡量錯開開花期，以免影響小麥的正常授粉和受精而降低結(jié)實率。

2.6" 深翻耕

根據(jù)當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣、土壤類型和耕作層的深淺，可在冬閑或春耕翻地時采取機械深翻耕。為保證深翻耕的效果，在深耕前必須進行耕層和亞耕層土壤重金屬含量分析，將鎘含量較高的耕層與亞耕層的潔凈土壤充分混合，稀釋耕地土壤污染物含量，若亞耕層土壤重金屬含量高則不宜進行深翻耕。

由于土壤有機質(zhì)與養(yǎng)分多集中在耕地表層，深翻耕在降低耕地表層鎘含量的同時，也會降低表層土中有機質(zhì)和養(yǎng)分含量[2]，深耕后土壤庫容增大，底土上翻，應(yīng)注意結(jié)合秸稈還田，或配施有機肥，以創(chuàng)造良好土壤結(jié)構(gòu)，增厚耕作層，滿足作物生長需求。

2.7" 土壤調(diào)理

通過施用鈍化劑、土壤調(diào)理劑等，可降低污染物在土壤中的活性，阻控作物對土壤污染物的吸收，如大分子有機物料、坡縷石、沸石、微生物菌劑等。

通過田間試驗表明，大分子有機物料對小麥Cd吸收有影響，施加300 kg/667 m2的大分子有機物料能夠顯著降低小麥對Cd的吸收[9]。試驗發(fā)現(xiàn)，在小麥-土壤系統(tǒng)中，施加巰基修飾坡縷石（MPAL）能夠富集植物根際促生菌和Cd固定化菌，增強了根際土壤中硫酸鹽還原代謝，促進小麥的生長、降低籽粒的鎘含量[10]。李娟[1]研究表明，在弱酸性輕度和中度鎘污染水稻田施用一定比例的生物炭、海泡石，可有效提高土壤pH值，降低土壤有效鎘含量，抑制鎘在水稻植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)移，從而降低稻米中鎘含量；在弱堿性中度鎘污染小麥田施用一定比例的生物炭、海泡石和弱酸性黃腐酸微生物菌劑，可提高土壤有機質(zhì)，抑制鎘經(jīng)小麥植株向小麥籽粒轉(zhuǎn)移，降低小麥鎘和土壤有效鎘。鈍化技術(shù)效果和穩(wěn)定性與土壤類型、土壤性質(zhì)、重金屬種類及污染程度、種植作物品種，以及當(dāng)?shù)亟涤炅康让芮邢嚓P(guān)。在實施時，一方面，要正確選擇鈍化材料種類，精準(zhǔn)把握施用劑量，避免過度鈍化和造成二次污染；另一方面，要避免對土壤理化性質(zhì)及環(huán)境質(zhì)量等帶來負(fù)面影響。

2.8" 微生物修復(fù)

利用天然或人工馴化培養(yǎng)的功能微生物（藻類、細(xì)菌、真菌等），通過生物代謝，從而降低污染物活性，防控生態(tài)風(fēng)險。微生物修復(fù)技術(shù)比較安全，二次污染問題較小，對環(huán)境的影響較小，適用于農(nóng)藥或重金屬污染耕地。卞超等對重金屬污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)進行了分析[11]，張涵等對微生物修復(fù)鎘污染研究進展進行了探討，表明微生物修復(fù)治理效果好、操作簡便、綠色環(huán)保[12]。

2.9" 植物提取

植物提取是當(dāng)前受污染耕地土壤治理修復(fù)主要采用的一類植物修復(fù)技術(shù)，主要是指利用超富集（高富集）植物吸收污染土壤中的重金屬并在地上部積累，收割植物地上部分從而達到去除土壤中重金屬污染物的目的。

植物提取可行性強、污染小、效率高同時具有經(jīng)濟效益，對修復(fù)重金屬污染農(nóng)用地具有重要意義。孫月美等研究了耐受性油葵對鎘的富集能力，研究發(fā)現(xiàn)，油葵地上部最大吸鎘量為每株601.95 μg，對鎘污染土壤具有較好的修復(fù)效果，可以作為鎘污染土壤植物修復(fù)的優(yōu)選[13]?？梢?，根據(jù)植物的特點與當(dāng)?shù)貧夂蚪Y(jié)合，科學(xué)種植超富集（高富集）植物，可提高污染土壤的修復(fù)效率。

2.10" 綜合類技術(shù)

針對輕中度鎘污染耕地土壤，集成優(yōu)化物理-化學(xué)-生物聯(lián)合技術(shù)措施，建立適合當(dāng)?shù)貙嶋H情況的農(nóng)田安全利用技術(shù)模式，例如利用葉面調(diào)控-土壤改良、葉面調(diào)控-低積累作物品種、葉面調(diào)控-低積累作物品種-土壤改良、葉面調(diào)控-土壤改良-優(yōu)化施肥、低積累作物品種-優(yōu)化施肥等綜合治理技術(shù)模式，克服了單一措施對控制農(nóng)作物可食部位污染物含量的不確定性。

3" 安全利用技術(shù)篩選

3.1" 篩選原則

3.1.1" 可行性

輕中度受污染耕地安全利用技術(shù)措施要因地制宜、合理可行，綜合考慮地塊的污染情況、成本因素及環(huán)境影響等，不能脫離當(dāng)前社會發(fā)展實際。

3.1.2" 安全性

選擇的技術(shù)措施應(yīng)符合相關(guān)的法律、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有環(huán)境友好性，不會對土壤造成二次污染，同時不會對施工人員、周邊人群健康及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。

3.1.3" 有效性

受污染耕地安全利用的目標(biāo)是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，使得農(nóng)產(chǎn)品可食部分達標(biāo)生產(chǎn)，因此選擇的技術(shù)措施能夠有效降低污染物的毒性、遷移性或污染物濃度。

3.2" 技術(shù)篩選

針對本次選取的輕中度鎘污染耕地現(xiàn)狀，依據(jù)篩選原則對各項技術(shù)措施進行了詳細(xì)分析，詳見表1。

3.3" 技術(shù)模式確定

充分考慮本次選取的輕中度鎘污染耕地現(xiàn)狀，結(jié)合作物種植習(xí)慣等，采取優(yōu)化施肥、品種調(diào)整、葉面調(diào)控、深翻耕、土壤調(diào)理等技術(shù)措施，構(gòu)建適宜的安全利用技術(shù)模式。

3.3.1" 深翻耕+優(yōu)化施肥+葉面調(diào)控

小麥播種前，對耕地進行深翻耕，并進行配套施肥，確保表層土中重金屬含量降低，且有機質(zhì)和養(yǎng)分含量滿足農(nóng)作物生長需要。

小麥生長期，通過無人機噴施葉面調(diào)控劑（糖醇鋅，稀釋100～200倍），補充小麥所需鋅元素，提高小麥抗逆性，抑制小麥根系向籽粒轉(zhuǎn)運重金屬，降低小麥籽粒重金屬含量。

玉米生長期，通過無人機噴施葉面調(diào)控劑（糖醇鋅，稀釋300～500倍），補充玉米所需養(yǎng)分及鋅元素，阻控玉米對重金屬元素的吸收積累，降低玉米籽粒重金屬含量。

3.3.2" 葉面調(diào)控

小麥生長期，通過無人機噴施葉面調(diào)控劑（糖醇鋅，稀釋100～200倍）。玉米生長期，通過無人機分2次分別噴施葉面調(diào)控劑（糖醇鋅，稀釋300～500倍）、葉面調(diào)控劑（糖醇硅，稀釋100～200倍）。通過施用葉面調(diào)控劑，既能補充小麥、玉米生長所需養(yǎng)分及鋅、硅等微量元素，又能抑制籽粒對重金屬的吸收積累，從而降低籽粒中重金屬的含量。

3.3.3" 土壤調(diào)理+優(yōu)化施肥+葉面調(diào)控

對部分春季未耕種的耕地，在玉米播種前，以200 kg/667 m2的用量，對受污染耕地施用土壤調(diào)理劑，對部分地塊進行優(yōu)化施肥，以20 kg/667 m2的用量，統(tǒng)一施用礦源腐殖酸鉀，用以改善土壤結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定土壤團聚體、提高土壤有機質(zhì)，促進玉米養(yǎng)分吸收，從而降低玉米對重金屬元素的吸收，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

在玉米生長期，通過無人機分3次分別噴施葉面調(diào)控劑（糖醇鋅，稀釋300～500倍）、葉面調(diào)控劑（糖醇硅，稀釋100～200倍）、葉面調(diào)控劑（糖醇鋅，稀釋300～500倍），補充玉米所需鋅、硅等微量元素，抑制籽粒對重金屬的吸收積累，從而降低籽粒重金屬含量。

4" 實施效果評價

4.1" 投入品檢測

受污染耕地安全利用所使用的肥料、土壤調(diào)理劑、葉面調(diào)控劑等投入品中鎘、汞、砷、鉛、鎘等5項重金屬含量，不能超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的風(fēng)險篩選值，或者土壤中對應(yīng)元素的含量。因此，按照隨機抽取的方式，對施用的投入品進行抽樣，委托具備相關(guān)資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行檢測。通過對投入品中5項重金屬含量的檢測，采用的投入品中重金屬含量均未超過規(guī)定的篩選值或者土壤中原有對應(yīng)元素的含量，符合工作要求。

4.2" 農(nóng)產(chǎn)品檢測

輕中度鎘污染耕地，落實安全利用技術(shù)措施后，對產(chǎn)出的食用農(nóng)產(chǎn)品進行抽樣檢測，以自然村作為檢測單元，采用網(wǎng)格法、隨機法等方法布設(shè)點位。原則上，每個檢測單元內(nèi)布設(shè)點位不少于3個，每10 hm2至少布設(shè)1個點位。對地形復(fù)雜、作物種植種類較多或者設(shè)施蔬菜等，適當(dāng)增加點位。在小麥、玉米等作物收獲期，采集混合樣品，按雙對角線、棋盤式、蛇形、梅花點等方法多點（5～20個）采集，采樣方式參照《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（NY/T 398—2000）執(zhí)行。樣品處理完成后，委托具備相關(guān)資質(zhì)的檢測機構(gòu)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法對鎘、汞、砷、鉛、鉻等5項重金屬進行檢測。

4.3" 效果判定

4.3.1" 數(shù)據(jù)分析

小麥、玉米樣品中鎘、砷、鉛、鉻的測定均按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）執(zhí)行；小麥、玉米樣品中汞的測定按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機汞的測定》（GB5009.17）執(zhí)行。

通過檢測結(jié)果分析，小麥、玉米籽粒中汞含量均小于0.010 mg·kg-1；小麥、玉米籽粒中鉻含量均小于0.2 mg·kg-1；小麥籽粒中的鉛含量均小于0.05 mg·kg-1，玉米籽粒中鉛含量范圍為0.025～0.192 mg·kg-1；小麥籽粒中砷含量范圍為0.009 56～0.027 8 mg·kg-1g，玉米中籽粒砷含量范圍為0.002 5～0.012 9 mg·kg-1；小麥籽粒中鎘含量范圍為0.025 4～0.061 3 mg·kg-1，玉米籽粒中鎘含量范圍為0.002 5～0.013 5 mg·kg-1。

4.3.2" 結(jié)果評價

檢測結(jié)果按《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）有關(guān)規(guī)定進行評價，詳見表2。

通過判定，小麥、玉米中鎘、汞、砷、鉛、鉻5項重金屬含量均未超過標(biāo)準(zhǔn)限量值，表明小麥、玉米均實現(xiàn)了達標(biāo)生產(chǎn)。

5" 結(jié)論

本研究選取輕中度鎘污染耕地，針對小麥、玉米種植區(qū)，通過實施深翻耕+優(yōu)化施肥+葉面調(diào)控、葉面調(diào)控、土壤調(diào)理+優(yōu)化施肥+葉面調(diào)控等3種技術(shù)模式，均實現(xiàn)了小麥、玉米達標(biāo)生產(chǎn)，表明實施的技術(shù)模式對輕中度鎘污染耕地安全利用切實有效，可以為同類型受污染耕地安全利用工作的開展提供借鑒和參考。

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（責(zé)任編輯：易" 婧）

收稿日期：2023-07-24

作者簡介：閔建美（1983—），碩士，農(nóng)藝師，主要從事耕地土壤污染防治等方面研究。E-mail：minjianmei@shandong.cn。